我国大中型沼气工程沼液资源化利用SWOT-PEST分析

过去几十年,我国大中型沼气工程取得了很大发展,但作为剩余物的沼液却没有得到很好的利用。运用SWOTPEST相融合的分析法,对我国大中型沼气工程沼液资源化利用的内部优势和劣势以及外部环境的机会和威胁四个方面进行了详细的分析,从政治、经济、社会、技术等方面总结了我国大中型沼气工程沼液资源化利用存在的问题,并提出了相应的发展策略和建议。     

沼气低温提纯的可行性分析

沼气作为一种典型的生物质能源通过提纯可制得生物甲烷(BNG),低温提纯作为一种制取生物甲烷的技术目前仍处于实验室阶段,并没有任何工程应用。从原理出发,提出了沼气进行低温提纯的两种方式,即气液分离与气固分离。通过对相图的研究与沼气热力学参数的计算得出结论。结果表明:气液分离难以保证CH4含量,可行性较差,气固分离模式可达到分离目的,可行性较强。随后从能耗的角度对低温提纯进行分析。计算结果表明,BNG纯度要达到车用天然气要求(CH4含量95%)时,低温分离所消耗的冷能约为77.2 k W。通过合理设计工艺可有效降低其能耗。     

添加低比例石灰调质的脱水污泥堆肥试验研究

添加石灰可以快速实现污泥干化,抑制污泥恶臭产生、钝化重金属及杀灭病原微生物,但大量石灰(5%)的加入不但会增加成本,而且会明显提高产物p H值,极大限制了其后续利用,因此,开展了采用添加低比例(≤5%)石灰调质进行污泥堆肥的研究.试验采用罗迪格(Leodige)高效混合设备制备石灰质量分数分别为1%、5%和5%+熟料的混合污泥作为堆肥原料,与未添加石灰的污泥进行对比堆肥.采用氧温控制系统在线监测氧气和温度,实时反馈并控制系统通风.结果表明:堆肥15d后,添加石灰的3组堆肥p H值分别从9.06、12.17、12.34下降至弱碱性水平(8.3),挥发分从57.35%、45.97%、44.59%下降至44.20%、39.28%、38.42%;4组堆肥减量比均达到50%以上,除2#减量速率明显较慢外,其他3组堆肥减量速率无显著差异;重金属浸出试验检测发现,重金属浸出浓度受p H值的影响较大,添加5%石灰的堆体,Cu、Ni、Zn的浸出液浓度最低.工程应用中,建议采用添加质量分数5%的石灰与一定的熟料返混,从而提高堆肥效率及产品品质.     

不同生态床对剩余污泥脱水和稳定化的影响

对比分析传统干化床、芦苇生态床及芦苇-蚯蚓复合生态床3种处理方式对城镇污水处理厂剩余污泥的处理效果.结果表明:传统干化床处理简单易行、成本低,但脱水效率低,处理15 d后污泥含水率仍在79.8%左右.芦苇生态床较传统干化床具有明显优势,其处置后污泥含水率可降至67.8%,但其对有机质、TN、TP的去除效果不明显.芦苇-蚯蚓复合生态床对污泥脱水效果最佳:1污泥含水率由原来的95.1%降至44.4%,体积明显减少,达到了污泥减量化的目标;2扫描电镜试验显示,处理后污泥具有孔隙及片状结构,有利于水分散失;3污泥中w(有机质)、w(TN)、w(TP)分别降低了14.5%、20.3%和13.2%左右.热重分析发现,污泥中不稳定化合物含量有所降低.经芦苇-蚯蚓复合生态床处理后,Cu、Ni、Zn、Cr残渣态所占比例分别由原污泥的3.2%、23.7%、15.2%、55.8%增至73.3%、43.1%、78.3%和78.6%,大幅降低了重金属的迁移风险,并且污泥红外图谱显示─COOH和酰胺明显增多,有利于重金属的稳定.综上,复合生态床可有效实现污泥减量,并且降低了二次污染的风险.     

吹脱法回收源分离尿液中氨氮的试验研究

针对含有高浓度氨氮的源分离尿液,采用吹脱-硫酸吸收工艺回收其中的氨氮。研究了pH、吹脱温度、进气流量以及吹脱时间对吹脱效率及酸吸收效率的影响,并通过正交试验确定最优工艺条件。结果表明:在pH为11.5,进气流量为400 L/h,温度55℃下吹脱2.5 h,氨氮吹脱率大于96.5%,吸收效率100%,即可通过液体硫酸铵的形式回收黄水中96.5%的氨氮。     

氮掺杂二氧化钛光催化氧化降解污水中四环素

以氮掺杂二氧化钛(N-TiO_2)作为催化剂,四环素作为目标污染物,以可见光作为光源,研究N-TiO_2在可见光源条件下,光催化氧化降解四环素的效果。当四环素初始浓度为50 mg/L时,在pH=8,催化剂投加量为1. 0 g/L较优的反应条件下,N-TiO_2光催化氧化降解四环素的效率可达到97%以上。研究表明:阴离子对降解过程有抑制作用,但对最终降解效果无显著影响。反应过程中起主要作用的活性基团为光生空穴。     

系统动力学在污水处理中的应用研究

利用系统动力学原理,并根据活性污泥模型,构建Orbal氧化沟系统脱氮过程模拟的系统动力学模型。通过与实际情况相比发现,将模型分解为溶解氧模块、COD去除模块和TN去除模块是合理的,模拟发现减少转碟数量可以提高氧化沟系统脱氮效果。通过与实际运行的Orbal氧化沟进行对比发现,减少曝气转碟数量后,总氮去除率70%,比去年同期提高30%。     

加碱预处理对致病微生物去除效果及动力学研究

以不同总固体含量(TS)(8%、10%、12%)的粪便污泥为研究对象,采用加碱技术对粪便污泥进行处理,探讨不同p H值(10、12)的碱预处理对4种指示性致病微生物(粪大肠杆菌、沙门氏菌、粪链球菌、蛔虫卵)的灭活效果并对致病微生物的去除过程进行动力学分析,同时通过分析预处理过程中粪便污泥p H值、SCOD和溶解性蛋白质的含量来表征碱预处理对粪便污泥水解的影响.结果表明,加碱预处理初始p H值分别为10、12时,预处理3d后各TS粪便污泥中4种致病微生物均被完全去除,且Weibull动力学模型对微生物去除过程的描述优于一级动力学模型;p H值为10时,粪便污泥SCOD增加了1.84~1.89倍,溶解性蛋白质增加了8.25~9.39倍;p H12时,粪便污泥SCOD值增加了1.90~1.97倍,溶解性蛋白质增加了8.62~9.89倍.     

催化还原法深度处理污水中硝态氮的研究

为有效降低城市污水处理厂出水硝态氮的含量,减轻氮素污染,依次进行了基础性试验和验证性试验.基础性试验以Fe0为还原剂,以配置的KNO3溶液为试验用水对分别添加H+、Fe2+、Cu2+、Pd/Al2O3等后的脱氮效果进行了对比研究.试验结果表明,系统p H值为2.1,Fe2+、Cu2+投加量分别为1000mg/L时,系统均可获得较好的脱氮效果,分别为92%、41%、61%,产物均以氨氮为主;当投加10g/L催化剂Pd/Al2O3,调节系统p H值为3.02时,系统脱氮率可达48%,且其产物以氮气为主,副产物较少.在此基础上,验证性试验以北京市某污水处理厂出水为试验用水,对上述各方法的脱氮效果进行了试验验证,并对其可行性进行了分析.结果表明,在一定条件下,各方法均可达到理想的脱氮效果,其去除率分别可达到87%、36%、50%、46%.但综合脱氮效果、产物分析、出水水质等考虑,相比较而言,添加催化剂的化学催化还原法在去除污水中的硝态氮时具有更好的可行性.